l-プロリン生産のためのエンジニアリング

Engineering of for l-Proline Production.

• Jiao Zhang
• Fenghui Qian
• Feng Dong
• Qingzhuo Wang
• Junjie Yang
• Yu Jiang
• Sheng Yang

抄録

l-プロリンは、様々な工業的用途を持つ重要なアミノ酸である。本研究では、最適化されたゲノム編集ツールをさらに適用して、高l-プロリン産生株の構築を行った。フィードバック阻害耐性γ-グルタミン酸キナーゼ変異体 ProBG149K の過剰発現、プロリンデヒドロゲナーゼの欠失による l-プロリン分解の阻害、グルタミン酸合成フラックスを増加させるためのグルタミン酸デヒドロゲナーゼの過剰発現。ペントースリン酸経路における6-リン酸グルコン酸脱水素酵素とグルコース-6-リン酸脱水素酵素の変異によるNADPH供給の増強、ピルビン酸アミノトランスフェラーゼの欠失による副産物であるl-アラニン合成の減少、αの弱体化などが挙げられる。-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼを弱体化して TCA サイクルを制御することで ZQJY-9 を得た。ZQJY-9はフラスコ発酵で19.68±0.22 g/Lのl-プロリンを産生し、3Lのバイオリアクターレベルでもフィードバッチ発酵により76時間で120.18 g/Lのl-プロリンを産生し、最高生産性は1.581 g/L/hであった。

l-Proline is an important amino acid that has various industrial applications. Industrial l-proline-producing strains are obtained by the mutagenesis of . In this study, the optimized genome-editing tools were further applied in the construction of a hyper-l-proline-producing strain. Overexpression of a feedback inhibition-resistant γ-glutamic kinase mutant ProBG149K, deletion of a proline dehydrogenase to block l-proline degradation, overexpression of glutamate dehydrogenase to increase glutamate synthesis flux, the mutation of 6-phosphate gluconate dehydrogenase and glucose-6-phosphate-dehydrogenase in the pentose phosphate pathway to enhance NADPH supply, the deletion of pyruvate aminotransferase to decrease the byproduct l-alanine synthesis, and weakening of α-ketoglutarate dehydrogenase to regulate the TCA cycle were combined to obtain ZQJY-9. ZQJY-9 produced 19.68 ± 0.22 g/L of l-proline in flask fermentation and was also demonstrated at the 3 L bioreactor level by fed-batch fermentation producing 120.18 g/L of l-proline at 76 h with the highest productivity of 1.581 g/L/h.